馮先橘，林 媚，溫明霞，張偉清，平新亮，王天玉，姚周麟

(浙江省柑橘研究所，浙江 黃巖 318026)

黃巖主要菜地土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量特征分析

馮先橘，林 媚，溫明霞，張偉清，平新亮，王天玉，姚周麟

(浙江省柑橘研究所，浙江 黃巖 318026)

對(duì)黃巖區(qū)主要蔬菜種植地的70個(gè)樣點(diǎn)土壤重金屬進(jìn)行調(diào)查取樣分析，采用2種評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、方法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，以國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)土為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，絕大多數(shù)土壤滿足標(biāo)準(zhǔn)；以綜合污染指數(shù)法評(píng)價(jià)時(shí)，有近40%樣點(diǎn)的土壤處于警戒狀態(tài)。以溫黃平原土壤元素背景值上限為參考標(biāo)準(zhǔn)，從單因子污染指數(shù)均值來(lái)看，污染風(fēng)險(xiǎn)程度依次為Pb>Hg>Zn>Cr>Cd>Cu>As>Ni。除As、Ni整體處于安全清潔水平外，土壤中其他6種重金屬均存在輕污染。從綜合污染指數(shù)來(lái)看，近3/4的土壤都處在輕污染級(jí)別，僅2個(gè)點(diǎn)的土壤屬于清潔安全。3個(gè)區(qū)域來(lái)源的土壤上8種重金屬元素含量均有極顯著差異(P<0.01)。土壤中Hg、As、Cu、Cr、Ni含量與土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀含量有一定相關(guān)性，而Cd、Pb、Zn含量與土壤中的有效養(yǎng)分基本上無(wú)相關(guān)性。Cd、Pb、Zn之間有顯著或低度的相關(guān)性，As、Cu、Cr、Ni、Hg之間有顯著或低度相關(guān)性。

土壤重金屬； 環(huán)境質(zhì)量； 評(píng)價(jià)； 肥力； 相關(guān)性

近年來(lái)，“舌尖上的安全”成為公眾最為關(guān)注的話題。“鎘大米”、重金屬蔬菜等諸多食品安全事件讓人們意識(shí)到，我們賴以生存的土壤已經(jīng)受到污染，有害物質(zhì)已經(jīng)隨著糧食、蔬菜被“端上”餐桌。土壤重金屬污染不同于大氣污染和水污染那樣“看得見(jiàn)、摸得著”，具有不可逆性、高毒性、持久性和生物蓄積性。一旦農(nóng)業(yè)用地被污染，會(huì)導(dǎo)致蔬菜中重金屬的蓄積，并最終轉(zhuǎn)移到人體中，嚴(yán)重危害人體健康[1]。蔬菜產(chǎn)業(yè)是黃巖農(nóng)業(yè)中的第一大產(chǎn)業(yè)。菜地是利用強(qiáng)度大、投入和產(chǎn)出高、受人類活動(dòng)影響大的一類農(nóng)業(yè)土壤。為此，特針對(duì)該區(qū)主要蔬菜種植地的土壤重金屬情況開(kāi)展調(diào)查分析和污染特征評(píng)價(jià)，以期建立起相應(yīng)的預(yù)警機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

黃巖區(qū)位于浙江中部沿海，氣候溫和，雨量充沛，屬中亞熱帶潤(rùn)濕氣候地區(qū)。年平均氣溫17 ℃，極端最低溫-6.8 ℃，極端最高溫38.1 ℃，年無(wú)霜期259 d，年降雨量1 675.8 mm，年日照1 955 h。近年來(lái)，黃巖區(qū)緊抓種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，蔬菜產(chǎn)業(yè)成為黃巖農(nóng)業(yè)中的第一大產(chǎn)業(yè)。在“樹(shù)名牌、創(chuàng)特色、揚(yáng)優(yōu)勢(shì)”的指導(dǎo)思想下，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，大力發(fā)展設(shè)施型蔬菜，充分發(fā)揮當(dāng)?shù)馗鞣N資源優(yōu)勢(shì)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，形成了一批規(guī)模較大、有一定市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的區(qū)域化特色商品蔬菜生產(chǎn)基地，如新前、頭陀茭白基地，院橋大棚番茄基地，寧溪紅茄基地。

1.2 樣品采集與檢測(cè)方法

1.2.1 樣品采集

依據(jù)不同農(nóng)戶、不同地塊及不同作物種類等信息，結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦?、地貌特征，按照《農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(NY/T 395—2012)，采用GPS定位，采集土壤耕層樣品，同時(shí)記錄樣品種植信息。本次采集的區(qū)域共分3塊：以寧溪紅茄為代表的18個(gè)樣點(diǎn)，以院橋番茄為代表的20個(gè)樣點(diǎn)，以頭陀、新前茭白為代表的32個(gè)樣點(diǎn)。于作物成熟采收后取樣，采用木鏟采樣，采樣深度0～20 cm，帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干，磨成1 mm和0.149 mm粉末待測(cè)。

1.2.2 檢測(cè)方法

參照GB/T 17137、GB/T 17138、GB/T 17139、GB/T 17141，測(cè)定土壤中的鉻(Cr)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鎳(Ni)、鉛(Pb)、鎘(Cd)。土樣經(jīng)鹽酸- 硝酸- 高氯酸消解后，石墨爐原子吸收分光光度法測(cè)定；參照GB/T 22105.1和GB/T 22105.2測(cè)定總砷(As)和總汞(Hg)。檢測(cè)過(guò)程中以土壤成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GSS- 1、GSS- 2、GSS- 4作為重金屬檢測(cè)的質(zhì)控樣。土壤pH值用水浸提電位法測(cè)定，有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀容量法測(cè)定，全氮用半微量凱氏法測(cè)定，有效磷采用氟化銨- 鹽酸浸提比色法(酸性土)測(cè)定，速效鉀用醋酸銨浸提原子吸收火焰光度法測(cè)定。

1.3 土壤重金屬評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與方法

采用國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值(GB 15618—1995)和浙江溫黃平原土壤元素背景值上限[2]作為本研究的重金屬限值。評(píng)價(jià)方法及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參照國(guó)家農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)田環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》推薦的單項(xiàng)污染指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)分析采用Excel 2010、DPS v9.5軟件進(jìn)行方差分析，對(duì)有顯著(P<0.05)差異的處理，采用Turkey法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤重金屬含量

從表1可以看出，采樣點(diǎn)的土壤重金屬含量水平分別為：Cd 0.089～0.362 mg·kg-1，Hg 0.097～0.385 mg·kg-1，As 2.6～11.0 mg·kg-1，Cu 13.3～63.0 mg·kg-1，Pb 29.9～100.7 mg·kg-1，Cr 58～118 mg·kg-1，Zn 78～213 mg·kg-1，Ni 11.7～35.6 mg·kg-1。從變異系數(shù)來(lái)看，Hg、Cu、Ni變異系數(shù)較大，達(dá)35%以上，說(shuō)明受外界干擾比較明顯。其他重金屬元素含量的變異系數(shù)相對(duì)較小，受外界因素干擾較小。

2.2 土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

本次調(diào)查樣點(diǎn)的土壤pH值均小于5.5，屬?gòu)?qiáng)酸性土壤。參照國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)土標(biāo)準(zhǔn)(pH<6.5)，污染的風(fēng)險(xiǎn)程度是Hg(0.63)>Zn(0.61)>Cd(0.57)>Cu(0.56)>Ni(0.52)>Cr(0.50)>Pb(0.22)>As(0.18)。從單因子污染指數(shù)來(lái)看(表2)，所有樣點(diǎn)的As、Pb、Cr、Ni含量全部低于二級(jí)土的要求限值，而Cd、Hg、Cu、Zn均有不同程度的超標(biāo)，其中：Hg超標(biāo)的樣點(diǎn)最多，有7處，主要集中在新前頭陀、院橋兩地；Cu超標(biāo)的樣點(diǎn)有5處，主要集中在院橋；Cd、Zn超標(biāo)樣點(diǎn)各1處(表3)。全部超標(biāo)樣點(diǎn)合計(jì)14處，沒(méi)有一處有2種以上的重金屬超標(biāo)，合計(jì)超標(biāo)率20%。以綜合污染指數(shù)法進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，有近40%樣點(diǎn)的土壤處于警戒狀態(tài)。以溫黃平原土壤元素背景值上限為參考標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，從單因子污染指數(shù)均值來(lái)看，污染的風(fēng)險(xiǎn)程度是Pb(1.28)>Hg(1.05)>Zn(0.99)>Cr(0.76)>Cd(0.74)>Cu(0.67)>As(0.48)>Ni(0.45)。對(duì)于As、Ni而言，95%以上的土壤處于安全清潔的水平，其他6種重金屬均有不同程度的輕污染，2/3以上的土壤Pb處在輕污染狀態(tài)，40%以上的Hg、Zn處于輕污染，還有1/3以上的土壤Cd、Hg、Cr、Zn處在安全警戒狀態(tài)(表2)。Hg超標(biāo)的土壤集中在新前、頭陀、院橋，Zn超標(biāo)的土壤集中在寧溪和院橋，寧溪和院橋Pb全部超標(biāo)，頭陀、新前近1/2的土壤Pb超標(biāo)(表3)。從綜合污染指數(shù)來(lái)看(表2)，近3/4的土壤都處在輕污染級(jí)別，僅2個(gè)點(diǎn)的土壤屬于清潔安全。

表1 土壤重金屬含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果 mg·kg-1

表2 土壤重金屬單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)

表3 土壤重金屬含量超標(biāo)狀況

2.3 不同區(qū)域土壤的重金屬特征分析

對(duì)比不同區(qū)域來(lái)源土壤主要肥力指標(biāo)(表4)和重金屬含量(表5)，三地間的土壤全氮、有效磷、速效鉀含量差異極顯著，有機(jī)質(zhì)含量差異顯著，8種重金屬元素含量均有極顯著差異。院橋樣點(diǎn)土壤的全氮、有效磷、速效鉀含量在三地中最高，且Hg、As、Cu、Cr、Ni含量亦為三地中最高；寧溪樣點(diǎn)土壤的Cd、Pb、Zn含量在三地中最高，而Hg、Cr含量最低；頭陀、新前樣地土壤除Hg含量較高外，其他重金屬元素含量總體較低。

表4 不同區(qū)域土壤的主要肥力指標(biāo)

注：同列數(shù)據(jù)后無(wú)相同大、小寫字母的分別表示差異極顯著(P<0.01)與顯著(P<0.05)，表5同。

表5 不同區(qū)域土壤的重金屬含量 mg·kg-1

2.4 相關(guān)性分析

2.4.1 土壤主要肥力指標(biāo)與重金屬含量的相關(guān)性

從表6可以看出，在本研究條件下，土壤pH與土壤中的重金屬含量基本上沒(méi)有相關(guān)性。有機(jī)質(zhì)與土壤Hg中度相關(guān)，與Zn有一定的負(fù)相關(guān)。全氮與各重金屬間的相關(guān)性同有機(jī)質(zhì)的情況相似。有效磷與Cu中度相關(guān)，與As、Cr、Ni有一定的相關(guān)性。速效鉀與As、Cu、Cr、Ni都有中度相關(guān)性，與Hg有低度相關(guān)性。Cd、Pb與土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀都沒(méi)有相關(guān)性。Hg、As、Cu、Cr、Ni與土壤中全氮、有效磷、速效鉀有一定相關(guān)性，尤以與速效鉀、有效磷的相關(guān)性較高。Cd、Pb、Zn與土壤中的有效養(yǎng)分基本上無(wú)相關(guān)性。

由此可見(jiàn)，土壤的肥力狀況與土壤中大部分重金屬元素的含量有一定的相關(guān)性。施肥狀況、耕作、管理措施、種植制度等人為活動(dòng)可在一定程度上影響土壤中重金屬的環(huán)境質(zhì)量。

表6 土壤主要肥力指標(biāo)與重金屬含量間的相關(guān)性

2.4.2 土壤重金屬間的相關(guān)性

從表6可以看出，Cr、Ni間有極顯著的相關(guān)性，結(jié)合Cr、Ni在各樣地的含量及環(huán)境質(zhì)量級(jí)別分析可知，這2類金屬有極相似的地域表現(xiàn)。Cr與As、Cu有中度相關(guān)性；Cu與Cr、Ni、Zn、As間有中度相關(guān)性，與Hg有低度相關(guān)性；Cd與Pb、Zn有中度相關(guān)性；As與Cu、Cr、Ni有中度相關(guān)性，與Hg有一定的相關(guān)性。Cd、Pb、Zn間有中度或低度的相關(guān)性，與土壤的施肥狀況基本上無(wú)相關(guān)性。從表4～5可以看出，寧溪樣點(diǎn)土壤中的Cd、Pb、Zn含量均最高，而主要肥力指標(biāo)卻最低，表明Cd、Pb、Zn可能主要受成土母質(zhì)的影響，受土壤肥力影響較小。

3 小結(jié)與討論

本調(diào)查表明，黃巖區(qū)絕大多數(shù)蔬菜樣點(diǎn)的土壤符合國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，所有樣點(diǎn)的As、Pb、Cr、Ni含量均低于二級(jí)土的限量要求，而Cd、Hg、Cu、Zn均有不同程度的超標(biāo)，以Hg含量超標(biāo)10%的樣點(diǎn)最多。根據(jù)GB 15618—1995不同酸堿性土壤的要求，除As外，其他重金屬的限值要求隨pH值的降低而提高。目前，我國(guó)判定土壤重金屬的環(huán)境質(zhì)量主要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是GB 15618—1995，自實(shí)施以來(lái)，該標(biāo)準(zhǔn)未曾進(jìn)行過(guò)修訂。GB 15618—2008征求意見(jiàn)稿實(shí)施中增加了pH≤5.5的土壤限值標(biāo)準(zhǔn)，若按此實(shí)施的話，土壤中所有重金屬的限量標(biāo)準(zhǔn)比原標(biāo)準(zhǔn)(pH<6.5)還要高，本次調(diào)查的所有土壤均屬?gòu)?qiáng)酸性，土壤重金屬超標(biāo)的情況可能還要嚴(yán)重。因此，土壤的酸化問(wèn)題應(yīng)盡早引起注意。在受重金屬污染的土壤中，施用氫氧化鈣、碳酸鈣和硅酸鈣等石灰性物質(zhì)可以提高土壤pH值，有效降低重金屬活性。

高于二級(jí)土限值標(biāo)準(zhǔn)的土壤具有污染危害的可能性，但是否有實(shí)際污染危害，尚需進(jìn)一步調(diào)研確定。不同作物、不同部位對(duì)重金屬的富集能力是不同的[3- 4]。錢建平等[4]對(duì)不同蔬菜對(duì)Hg的富集特征進(jìn)行研究，結(jié)果表明不同蔬菜對(duì)Hg的富集能力是不同的：葉菜類>瓜果類。同一菜種植株的不同部分對(duì)Hg的富集能力也不相同。葉菜類植物Hg含量分布為葉>根>莖，而瓜果類植物Hg含量分布為根>莖、葉>果。在實(shí)際生產(chǎn)中，特別是輕污染土壤，可根據(jù)土壤中的重金屬含量進(jìn)行蔬菜品種的調(diào)整，并建議進(jìn)行長(zhǎng)期、連續(xù)的監(jiān)測(cè)，建立相應(yīng)的預(yù)警機(jī)制。

土壤重金屬含量主要受成土母質(zhì)和成土過(guò)程的影響，也受外來(lái)污染物影響，如工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、含重金屬?gòu)U棄物的排放以及大氣沉降等[5- 12]。以自然背景值為標(biāo)準(zhǔn)，其評(píng)價(jià)結(jié)果可指征外源重金屬污染的程度大小。農(nóng)業(yè)用地的外源重金屬污染主要受耕作、管理措施、種植制度等人為活動(dòng)的影響。施用含重金屬元素過(guò)高的農(nóng)用化肥、有機(jī)肥是引起土壤重金屬超標(biāo)的不可忽視的原因[8- 12]。本次受調(diào)查的土壤主要養(yǎng)分指標(biāo)與重金屬間的相關(guān)性分析表明，Hg、As、Cu、Cr、Ni與土壤中全氮、有效磷、速效鉀有一定相關(guān)性，尤以與速效鉀、有效磷的相關(guān)性較高。Cd、Pb、Zn與土壤中的有效養(yǎng)分基本上無(wú)相關(guān)性。頭陀、新前的土壤有機(jī)質(zhì)總體水平最高，土壤Hg超標(biāo)的也最多，院橋的有機(jī)質(zhì)含量次之，Hg超標(biāo)情況亦次之。院橋的全氮、有效磷、速效鉀均在三地中最高，Hg、As、Cu、Cr、Ni含量亦為三地中最高，且Hg、Cu、Ni的變異系數(shù)較大，反映出土壤重金屬含量在一定程度上受到了施肥狀況的影響。施用過(guò)多的鉀肥、磷肥，不僅提高種植成本，還易引起土壤酸化，增強(qiáng)重金屬的活性，造成土壤污染；對(duì)蔬菜施用含砷的殺蟲(chóng)劑、殺菌劑、除草劑等易造成土壤砷累積[13]；此外，污水灌溉、污泥、垃圾等固體廢棄物的農(nóng)業(yè)利用，也在一定程度上提高了農(nóng)田土壤的環(huán)境質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，并成為菜地土壤重金屬含量增高的重要原因[14- 16]。

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(責(zé)任編輯：高 峻)

2016- 11- 30

臺(tái)州市科技局項(xiàng)目(2011ky1902)

馮先橘(1974—)，女，浙江臨海人，助理研究員，學(xué)士，從事農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)與營(yíng)養(yǎng)研究工作，E- mail:citrus- hy@126.com。

10.16178/j.issn.0528- 9017.20170321

S159

A

0528- 9017(2017)03- 0432- 04

文獻(xiàn)著錄格式：馮先橘，林媚，溫明霞，等. 黃巖主要菜地土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量特征分析[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(3)：432- 435，437.